[Feat/#93] 대여 신청 재고 차감 낙관적 락 적용

api/app-api/src/main/java/kr/ac/kookmin/stream/api/app/welfare/rental/AppRentalApi.java

@@ -53,8 +53,9 @@ ApiResponse<RentalHistoryListResponse> getHistories(
     @Operation(summary = "대여 신청",
         description = "물품을 대여 신청한다. 대여 시간은 영업시간(10~17시) 안이어야 하고 점심시간(12~13시)과 이미 지난 시각은 제외된다. "
             + "이미 대여 중인 같은 물품이 있으면 거부하되, ignoreDuplicate=true면 건너뛴다. "
-            + "소모품은 신청 즉시 반납 완료로, 대여품은 대여 중으로 등록된다.")
-    @ApiErrorCode(type = CommonErrorCode.class, codes = {"INVALID_INPUT"})
+            + "소모품은 신청 즉시 반납 완료로, 대여품은 대여 중으로 등록된다. "
+            + "같은 물품에 신청이 몰려 재고 차감이 충돌하면 서버가 몇 번 다시 시도하고, 그래도 충돌하면 409를 반환한다.")
+    @ApiErrorCode(type = CommonErrorCode.class, codes = {"INVALID_INPUT", "OPTIMISTIC_LOCK_CONFLICT"})
     @ApiErrorCode(type = FeeErrorCode.class, codes = {"MEMBER_IS_NOT_PAYER"})
     @ApiErrorCode(
         type = RentalErrorCode.class,

api/app-api/src/main/java/kr/ac/kookmin/stream/api/app/welfare/rental/usecase/RentalApplyUseCase.java

@@ -4,41 +4,45 @@
 import java.time.LocalDateTime;
 import kr.ac.kookmin.stream.common.BusinessException;
 import kr.ac.kookmin.stream.common.DateUtil;
+import kr.ac.kookmin.stream.common.LockExecutor;
 import kr.ac.kookmin.stream.welfare.domain.fee.service.PayerService;
 import kr.ac.kookmin.stream.welfare.domain.rental.domain.Item;
 import kr.ac.kookmin.stream.welfare.domain.rental.domain.RentalErrorCode;
 import kr.ac.kookmin.stream.welfare.domain.rental.service.ItemService;
 import kr.ac.kookmin.stream.welfare.domain.rental.service.RentalHistoryService;
 import lombok.RequiredArgsConstructor;
 import org.springframework.stereotype.Component;
-import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
 
 /**
  * 대여 신청. {@code fee}(회비 납부 확인)와 {@code rental}(재고 차감, 이력 생성) 두 도메인을 조합한다.
- * 대여 시간(영업시간·점심시간) 검증은 DB에 닿지 않으므로 이 트랜잭션에 들어오기 전, 컨트롤러에서 끝낸다.
+ * 대여 시간(영업시간·점심시간) 검증은 DB에 닿지 않으므로 트랜잭션을 열기 전, 컨트롤러에서 끝낸다.
  */
 @Component
 @RequiredArgsConstructor
 public class RentalApplyUseCase {
 
+    private final LockExecutor lockExecutor;
     private final PayerService payerService;
     private final ItemService itemService;
     private final RentalHistoryService rentalHistoryService;
 
-    @Transactional
+    // @Transactional을 걸지 않는다. 트랜잭션은 lockExecutor가 시도마다 새로 연다 — 재고 차감이 충돌하면
+    // 같은 트랜잭션에서는 예전 재고만 다시 읽혀 재시도가 소용없어서다. 회비 확인부터 이력 생성까지는 시도마다 한 트랜잭션이다.
+    // 같은 물품에 동시에 들어온 신청은 재고 충돌로 늦은 쪽이 처음부터 다시 실행되므로, 재고 경합과 함께
+    // 같은 회원의 같은 물품 중복 대여 경합도 막힌다(재시도는 먼저 커밋된 이력을 보고 중복으로 거절한다).
     public void apply(Long memberId, Long itemId, int count, int rentAtHour, int rentAtMinute, boolean ignoreDuplicate) {
-        // 동시성 보호(락) 없이 진행한다 — 재고 경쟁, 중복 대여 경쟁 둘 다 이론적으로 남아있는
-        // 경합이다. 필요해지면 별도로 다시 도입한다(billilge-rental-apply-review-fixes.md 참고).
-        payerService.validatePayer(memberId);
+        lockExecutor.executeOptimistic(() -> {
+            payerService.validatePayer(memberId);
 
-        if (!ignoreDuplicate && rentalHistoryService.existsActiveRental(itemId, memberId)) {
-            throw new BusinessException(RentalErrorCode.RENTAL_ITEM_DUPLICATED);
-        }
+            if (!ignoreDuplicate && rentalHistoryService.existsActiveRental(itemId, memberId)) {
+                throw new BusinessException(RentalErrorCode.RENTAL_ITEM_DUPLICATED);
+            }
 
-        Item item = itemService.decreaseStock(itemId, count);
+            Item item = itemService.decreaseStock(itemId, count);
 
-        LocalDateTime now = LocalDateTime.now(DateUtil.KST);
-        LocalDateTime rentAt = LocalDate.now(DateUtil.KST).atTime(rentAtHour, rentAtMinute);
-        rentalHistoryService.create(item, memberId, count, now, rentAt);
+            LocalDateTime now = LocalDateTime.now(DateUtil.KST);
+            LocalDateTime rentAt = LocalDate.now(DateUtil.KST).atTime(rentAtHour, rentAtMinute);
+            rentalHistoryService.create(item, memberId, count, now, rentAt);
+        });
     }
 }

bootstrap/build.gradle.kts

@@ -23,6 +23,10 @@ dependencies {
     testImplementation(platform(libs.springBootDependenciesBom))
     testImplementation(platform(libs.springModulithBom))
     testImplementation(libs.springBootStarterTest)
+    testImplementation(libs.springBootTestcontainers)
+    testImplementation(libs.testcontainersMysql)
+    testImplementation(libs.testcontainersJunitJupiter)
+    testImplementation(libs.springJdbc)   // 동시성 테스트의 데이터 준비·검증 쿼리(JdbcTemplate)
     testImplementation(libs.springModulithStarterTest)
     testImplementation(libs.springModulithDocs)
     testImplementation(libs.archunitJunit5)

bootstrap/src/test/java/kr/ac/kookmin/stream/MySqlIntegrationTest.java

@@ -0,0 +1,40 @@
+package kr.ac.kookmin.stream;
+
+import java.util.Map;
+import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
+import org.springframework.boot.testcontainers.service.connection.ServiceConnection;
+import org.testcontainers.junit.jupiter.Testcontainers;
+import org.testcontainers.mysql.MySQLContainer;
+
+/**
+ * 애플리케이션 전체를 실제 MySQL로 띄우는 통합 테스트의 부모 클래스. 상속하면 아래가 갖춰진다.
+ * <ul>
+ *   <li>MySQL 컨테이너를 이 모듈의 테스트 JVM에서 한 번만 띄우고 모든 테스트 클래스가 함께 쓴다(싱글턴 컨테이너).
+ *       클래스마다 {@code @Container}로 띄우면 클래스 수만큼 MySQL이 뜨고 내려간다.
+ *       컨테이너는 JVM이 끝날 때 Testcontainers(Ryuk)가 정리한다.</li>
+ *   <li>Docker가 없으면 실패하지 않고 건너뛴다.</li>
+ * </ul>
+ * 클래스끼리 DB를 공유하므로, 테스트마다 자기 데이터를 새로 만들어 쓰고 다른 테스트가 남긴 데이터에 기대지 않는다.
+ * 설정(애너테이션·프로퍼티·{@code @MockitoBean})을 바꾸지 않고 상속하면 애플리케이션 컨텍스트도 캐시되어 다시 뜨지 않는다.
+ */
+@SpringBootTest
+@Testcontainers(disabledWithoutDocker = true)
+public abstract class MySqlIntegrationTest {
+
+    // infrastructure:db의 MySqlJpaTest와 같은 설정이다. 바꿀 때 둘 다 바꾼다.
+    // 버릴 테스트 데이터라 디스크 대신 메모리(tmpfs)에 두고, 장애 복구용 디스크 쓰기를 끈다.
+    // 트랜잭션 격리·락 동작은 그대로라 낙관적 락·동시성 테스트 결과에는 영향이 없다.
+    @ServiceConnection
+    private static final MySQLContainer MYSQL = new MySQLContainer("mysql:8.4")
+        .withTmpFs(Map.of("/var/lib/mysql", "rw"))
+        .withCommand(
+            "--innodb-flush-log-at-trx-commit=0",   // 커밋마다 redo log를 디스크에 내리지 않는다
+            "--innodb-doublewrite=OFF",             // 페이지 이중 쓰기를 끈다
+            "--skip-log-bin",                        // 복제용 바이너리 로그를 끈다
+            "--performance-schema=OFF"              // 성능 계측을 꺼 기동을 줄인다
+        );
+
+    static {
+        MYSQL.start();
+    }
+}

bootstrap/src/test/java/kr/ac/kookmin/stream/RentalApplyConcurrencyTest.java

@@ -0,0 +1,169 @@
+package kr.ac.kookmin.stream;
+
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertTrue;
+
+import java.sql.PreparedStatement;
+import java.sql.Statement;
+import java.util.Map;
+import java.util.Set;
+import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
+import java.util.concurrent.CountDownLatch;
+import java.util.concurrent.ExecutorService;
+import java.util.concurrent.Executors;
+import java.util.concurrent.TimeUnit;
+import javax.sql.DataSource;
+import kr.ac.kookmin.stream.api.app.welfare.rental.usecase.RentalApplyUseCase;
+import kr.ac.kookmin.stream.common.BusinessException;
+import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
+import org.junit.jupiter.api.DisplayName;
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
+import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
+import org.springframework.jdbc.support.GeneratedKeyHolder;
+import org.springframework.jdbc.support.KeyHolder;
+
+/**
+ * 대여 신청이 실제로 동시에 몰릴 때 재고와 대여 이력이 어긋나지 않는지, 애플리케이션 전체를 띄워 확인한다.
+ * <p>
+ * 몇 건이 성공할지는 스레드 타이밍(재시도 3회를 다 쓰고 409가 나는지 등)에 따라 달라서 성공 건수 자체는 고정하지 않고,
+ * 타이밍과 관계없이 항상 성립해야 하는 조건만 검사한다. 재고가 음수가 되지 않는지, 차감된 재고와 이력 수가 맞는지,
+ * 예상하지 못한 예외(500으로 나갈 예외)가 없는지다.
+ */
+class RentalApplyConcurrencyTest extends MySqlIntegrationTest {
+
+    private static final String SUCCESS = "SUCCESS";
+    private static final int RENT_AT_HOUR = 11;
+    private static final int RENT_AT_MINUTE = 0;
+
+    @Autowired
+    private RentalApplyUseCase rentalApplyUseCase;
+
+    @Autowired
+    private DataSource dataSource;
+
+    private JdbcTemplate jdbcTemplate;
+
+    @BeforeEach
+    void setUp() {
+        jdbcTemplate = new JdbcTemplate(dataSource);
+    }
+
+    @Test
+    @DisplayName("재고보다 많은 신청이 동시에 몰려도 재고가 음수가 되지 않고, 차감된 만큼만 대여 이력이 생긴다")
+    void concurrentApplicationsNeverOversell() throws InterruptedException {
+        long memberId = registerPayer(1001L);
+        long itemId = createItem("CONSUMABLE", 5);
+
+        Map<String, Integer> outcomes = applyConcurrently(20, () ->
+            rentalApplyUseCase.apply(memberId, itemId, 1, RENT_AT_HOUR, RENT_AT_MINUTE, true)
+        );
+
+        assertOnlyExpectedOutcomes(outcomes, SUCCESS, "ITEM_OUT_OF_STOCK", "OPTIMISTIC_LOCK_CONFLICT");
+        assertEquals(20, total(outcomes));
+        int successes = outcomes.getOrDefault(SUCCESS, 0);
+        // 먼저 커밋하는 신청은 항상 성공하므로 적어도 1건은 성공한다
+        assertTrue(successes >= 1 && successes <= 5, () -> "성공 건수가 1~5 밖이다: " + outcomes);
+        assertEquals(5 - successes, countOf(itemId));
+        assertEquals(successes, historyCountOf(itemId));
+    }
+
+    @Test
+    @DisplayName("같은 회원이 같은 대여품을 동시에 여러 번 신청해도 대여 중 이력은 하나만 생긴다")
+    void concurrentDuplicateApplicationsCreateOneRental() throws InterruptedException {
+        long memberId = registerPayer(1002L);
+        long itemId = createItem("RENTAL", 10);
+
+        Map<String, Integer> outcomes = applyConcurrently(5, () ->
+            rentalApplyUseCase.apply(memberId, itemId, 1, RENT_AT_HOUR, RENT_AT_MINUTE, false)
+        );
+
+        assertOnlyExpectedOutcomes(outcomes, SUCCESS, "RENTAL_ITEM_DUPLICATED", "OPTIMISTIC_LOCK_CONFLICT");
+        // 늦게 커밋한 쪽은 재고 충돌로 다시 시도하고, 새 스냅샷에서 먼저 커밋된 이력을 보고 중복으로 거절된다
+        assertEquals(1, outcomes.getOrDefault(SUCCESS, 0), () -> "성공이 정확히 1건이 아니다: " + outcomes);
+        assertEquals(1, activeRentalCountOf(itemId, memberId));
+        assertEquals(9, countOf(itemId));
+    }
+
+    // 모든 스레드가 출발선에 선 뒤 한꺼번에 신청을 시작하게 하고, 결과를 성공 또는 에러 코드(그 밖의 예외는 클래스 이름)별로 센다
+    private Map<String, Integer> applyConcurrently(int requests, Runnable apply) throws InterruptedException {
+        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(requests);
+        CountDownLatch ready = new CountDownLatch(requests);
+        CountDownLatch start = new CountDownLatch(1);
+        CountDownLatch done = new CountDownLatch(requests);
+        Map<String, Integer> outcomes = new ConcurrentHashMap<>();
+
+        for (int i = 0; i < requests; i++) {
+            executor.execute(() -> {
+                ready.countDown();
+                try {
+                    start.await();
+                    apply.run();
+                    outcomes.merge(SUCCESS, 1, Integer::sum);
+                } catch (BusinessException e) {
+                    outcomes.merge(e.getErrorCode().name(), 1, Integer::sum);
+                } catch (Exception e) {
+                    outcomes.merge(e.getClass().getSimpleName(), 1, Integer::sum);
+                } finally {
+                    done.countDown();
+                }
+            });
+        }
+
+        ready.await();
+        start.countDown();
+        boolean finished = done.await(1, TimeUnit.MINUTES);
+        executor.shutdownNow();
+        assertTrue(finished, "1분 안에 모든 신청이 끝나지 않았다");
+        return outcomes;
+    }
+
+    private void assertOnlyExpectedOutcomes(Map<String, Integer> outcomes, String... expected) {
+        assertTrue(Set.of(expected).containsAll(outcomes.keySet()), () -> "예상하지 못한 결과가 있다: " + outcomes);
+    }
+
+    private int total(Map<String, Integer> outcomes) {
+        return outcomes.values().stream().mapToInt(Integer::intValue).sum();
+    }
+
+    private long registerPayer(long memberId) {
+        jdbcTemplate.update(
+            "INSERT INTO payers (member_id, name, enrollment_year, registered) VALUES (?, ?, ?, ?)",
+            memberId, "학생" + memberId, "2026", true
+        );
+        return memberId;
+    }
+
+    private long createItem(String type, int count) {
+        KeyHolder keyHolder = new GeneratedKeyHolder();
+        jdbcTemplate.update(connection -> {
+            PreparedStatement statement = connection.prepareStatement(
+                "INSERT INTO items (name, category, type, count) VALUES (?, ?, ?, ?)",
+                Statement.RETURN_GENERATED_KEYS
+            );
+            statement.setString(1, "물품");
+            statement.setString(2, "DAILY_SUPPLIES");
+            statement.setString(3, type);
+            statement.setInt(4, count);
+            return statement;
+        }, keyHolder);
+        return keyHolder.getKey().longValue();
+    }
+
+    private int countOf(long itemId) {
+        return jdbcTemplate.queryForObject("SELECT count FROM items WHERE id = ?", Integer.class, itemId);
+    }
+
+    private int historyCountOf(long itemId) {
+        return jdbcTemplate.queryForObject(
+            "SELECT COUNT(*) FROM rental_histories WHERE item_id = ?", Integer.class, itemId
+        );
+    }
+
+    private int activeRentalCountOf(long itemId, long memberId) {
+        return jdbcTemplate.queryForObject(
+            "SELECT COUNT(*) FROM rental_histories WHERE item_id = ? AND member_id = ? AND rental_status = 'RENTAL'",
+            Integer.class, itemId, memberId
+        );
+    }
+}

core/common/build.gradle.kts

@@ -2,9 +2,14 @@ plugins {
     java
 }
 
-description = "공유 커널 — 순수 Java. web/security/JPA·Spring 런타임 의존 없음(modulith-api는 루트 공통 compileOnly로만 상속). verify 설정에서 shared module로 선언"
+description = "공유 커널 — 순수 Java + spring-context·spring-tx만 허용. web/security/JPA 의존 없음(modulith-api는 루트 공통 compileOnly로만 상속). verify 설정에서 shared module로 선언"
 
 dependencies {
+    // LockExecutor가 시도마다 트랜잭션을 열고(spring-tx) 빈으로 등록된다(spring-context)
+    implementation(platform(libs.springBootDependenciesBom))
+    implementation(libs.springContext)
+    implementation(libs.springTx)
+
     testImplementation(platform(libs.junitBom))
     testImplementation(libs.junitJupiter)
     testRuntimeOnly(libs.junitPlatformLauncher)

core/common/src/main/java/kr/ac/kookmin/stream/common/CommonErrorCode.java

@@ -12,6 +12,7 @@ public enum CommonErrorCode implements ErrorCode {
     INVALID_INPUT(ErrorStatus.BAD_REQUEST, "유효하지 않은 입력값입니다."),
     UNAUTHORIZED(ErrorStatus.UNAUTHORIZED, "인증이 필요합니다."),
     FORBIDDEN(ErrorStatus.FORBIDDEN, "접근 권한이 없습니다."),
+    OPTIMISTIC_LOCK_CONFLICT(ErrorStatus.CONFLICT, "요청이 몰려 처리하지 못했습니다. 잠시 후 다시 시도해 주세요."),
     INTERNAL_SERVER_ERROR(ErrorStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR, "내부 서버 오류입니다. 다시 시도해 주세요.");
 
     private final int status;